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學術(shù)科研

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材料科學系科研團隊訪問上海光源同步輻射站

作者:材料科學系    審核:新聞中心    發(fā)布時間:2024-05-09    閱讀次數(shù):

4月中旬,深圳北理莫斯科大學材料科學系教授列夫·特魯索夫、高級講師葉甫蓋尼·戈爾巴喬夫和博士生段婧同調(diào)研上海光源(SSRF)同步輻射站,進行樣本測量并商談合作事宜。

左圖:葉甫蓋尼·戈爾巴喬夫和段婧同在上海光源(SSRF)同步輻射站前;

右圖:段婧同在實驗開始前用特殊的“高科技”棍子觸發(fā)實驗站安全裝置

同步輻射站是一種大型裝置,可通過帶電粒子(如電子)的加速和減速產(chǎn)生強烈的電磁輻射。粒子的這種運動通常發(fā)生在直徑為幾米到幾十米的特殊真空環(huán)中。同時,強輻射通過特殊的光學系統(tǒng)獲得必要的特性(波長、偏振、強度、光束大小等),從而完成特定的科學任務。由于任務繁多,因此這類設(shè)施中的光學系統(tǒng)也很多,每一個光學系統(tǒng)都有一個專門的工作站或線路——光束線站。除了統(tǒng)一的光路之外,光束線站還包括一些外圍設(shè)備,如探測器、熔爐、低溫恒溫器、產(chǎn)生磁場和高壓的設(shè)施等。在上海光源(SSRF)同步輻射站共有 14 個工作站(下圖)在執(zhí)行從 X 射線層析成像和廣角衍射到軟 X 射線光譜和顯微鏡等各種任務。

上海光源(SSRF)同步輻射站模型照片(黑色為電子運動軌跡,白色塊為實驗站)

由于使用強 X 射線獲得衍射圖案的任務需求相當高。X 射線粉末衍射 (XRD) 光束線幾乎存在于每個同步加速器中。對于深北莫材料系科研團隊而言,此次的任務是確定樣品中以極小(納米級)顆粒形式存在的各種氧化鐵(III)相的含量(圖 3)。顆粒越小,在衍射圖上的“可見度”就越低,因此在輻射亮度低幾個數(shù)量級的 X 射線衍射儀上進行這樣的實驗非常困難,甚至完全無法進行,或者需要很長時間才能收集到信號。

方石英 (SiO2) 基質(zhì)中氧化鐵 (III) 納米顆粒的顯微照片

深北莫材料系科研團隊致力于合成ε-Fe2O3這種新型氧化鐵材料。這種氧化鐵相具有許多顯著的功能特性,因此有望用于制造新一代磁帶、太赫茲探測器和其他無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備以及各種生物醫(yī)學應用。然而,由于此磁性相形成的復雜性,目前還沒有工業(yè)化生產(chǎn)磁性相以及基于磁性相的許多子材料的工藝。磁性納米微針是由非常堅硬的方石英(SiO2)和嵌入其中的ε-Fe2O3 納米粒子組成的管狀物質(zhì)(圖 4)。這種 “工具 ”可以通過外部磁場進行精確控制,并能對物體產(chǎn)生機械效應,直至刺穿。這樣就可以通過針的內(nèi)部通道輸送特定物質(zhì),例如向細胞輸送藥物或通過滲透壓改變/決定細胞環(huán)境。

 

含有 ε-氧化鐵 (III) 納米粒子的方石英微針的顯微照片

此外,科研團隊與上海光源的專家們還探討了未來合作的可能形式,介紹了深圳北理莫斯科大學材料科學系的科研方向,還獲得了寶貴的測量數(shù)據(jù)。此次測量的結(jié)果將會出現(xiàn)在博士生論文中并在高水平科學期刊上發(fā)表。 

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